膜分离技术

膜分离技术

概念:膜分离技术由于具有常温下操作、无相态变化、高效节能、在生产过程中不产生污染等特点，因此在饮用水净化、工业用水处理，食品、饮料用水净化、除菌，生物活性物质回收、精制等方面得到广泛应用，并迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域。分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。

膜分离优点

1在常温下进行:有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。2无相态变化:保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8。3无化学变化:典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。4选择性好:可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能。5适应性强:处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化。膜分离技术特点

膜分离与传统的分离技术(蒸馏、吸收、萃取、深冷分离等)相比, 具有以下特点:

(1)膜分离过程不发生相变化, 因此膜分离是一种节能技术(2)膜分离过程是在压力驱动下, 在常温下进行的分离过程,特别适合对热敏性物质,如酶、果汁、某些药品的分离浓缩、精制等.(3)膜分离通常是一个高效的分离过程, 其适用范围极广,从微粒级到微生物菌体, 甚至离子级等都有它的用武之地, 其关键在于选择不同的膜类型.(4)膜分离设备本身没有运动部件, 很少需要维护, 可靠度很高, 操作十分简单.(5)膜分离装置简单、分离效率高,而且可以直接插入已有的生产工艺流程,不需要对生产线进行大的改变.

膜分离原理

在膜分离过程中, 由于膜具有选择透过性, 当膜两侧存在某中推动力(如压力差, 浓度差, 电位差等) ,原料侧组分选择性地透过膜以达到分离提纯的目的. 其传递过程极为复杂, 通过多孔型的膜有孔模型、微孔扩散模型、优先吸附—毛细管流动模型; 通过非多孔膜的主要是溶解—扩散模型等. 因而不同的膜过程使用的膜不同, 推动力不同, 其传递机理也不同.

分类

(1) 微滤: 其膜孔径在0 . 05～2 . 0L m 之间, 所需压力为100kPa 左右, 适用于细菌、微粒等的分离.(2) 超滤: 以压力差为推动力, 膜孔径在0 . 001 5～0 . 02L m 之间, 所需压力为100～ 1 000 kPa 左右, 溶液脱大分子及大分子分级.(3) 纳滤: 以压力差为推动力, 膜孔径平均为2nm , 适用于从水溶液中分离除去小分子物质.(4) 反渗透:以压力差为推动力, 膜孔径小于0 . 002L m, 所需压力为0 . 1～10M Pa 左右, 适用于低分子无机物和水溶液的分离.(5) 渗析: 以浓度差为推动力, 适用于水溶液中无机盐和酸的脱出.(6)电渗析: 以电位差为推动力, 适用于从溶液中脱出或富集电解质的过程.

在食品工业中的应用

大多数膜分离过程中, 物质不发生相变, 分离系数较大, 操作温度在室温左右, 因而膜分离技术在食品加工领域有其独特的实用性. 整个分离过程在密闭系统中进行, 避免和减轻了热和氧对食品风味和营养成分的影响, 只需加压、输送和反复循环, 费用约为蒸发浓缩的1/2～1/5, 还有冷杀菌潜势. 目前膜分离技术已应用于乳制品、豆制品的加工、酶剂的提纯浓缩、果蔬汁的澄清及浓缩、天然色素等食品添加剂的分离浓缩及卵蛋白的浓缩等;